《2020届高考物理总复习第11章交变电流传感器第2课时变压器电能的输送》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理总复习第11章交变电流传感器第2课时变压器电能的输送（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时变压器电能的输送 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 理想变压器1 变压器的原理 现象是变压器工作的基础 电流通过原线圈时在铁芯中激发 由于电流的大小 方向在不断变化 铁芯中的磁场也在不断 变化的磁场在副线圈中产生电动势 在输入电压一定时 原 副线圈取不同的匝数 副线圈输出的电压也不一样 互感 磁场 变化 感应 2 理想变压器的基本关系 1 功率关系 P入 P出 降压 升压 请根据变压器的原理写出当理想变压器有多个副线圈时的电压关系 并根据P入 P出推出电流关系 3 几种常见的变压器 1 自耦变压器 调压变压器 2 互感器 电压 电压 多于 电流 电
2、流 少于 二 电能的输送1 输电过程 如图所示 3 电压损失 1 U 2 U U U 4 功率损失 Ir I2r 2 P P P 自主检测 1 思考判断 1 理想变压器的基本关系式中 电压和电流可以均为有效值 2 变压器不但能改变交变电流的电压 也能改变直流电流的电压 还能改变交变电流的频率 3 正常工作的变压器 当副线圈与用电器断开时 副线圈两端无电压 4 变压器副线圈并联更多的用电器时 原线圈输入的电流随之减小 5 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗 答案 1 2 3 4 5 2 如图所示 一理想变压器原 副线圈的匝数比为1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220V
3、额定功率为22W 原线圈电路中接有理想电压表和理想电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数 则 A 3 2018 深圳模拟 如图为远距离输电的电路原理图 则下列判断正确的是 A U1 U2B U2 U3C I4I2 D 解析 从电厂经升压变压器 电压被提高 U1I2 故A错误 D正确 由于输电线存在电阻 所以U2 U3 故B错误 用户处为降压变压器 根据电流与匝数成反比 知I2 I4 故C错误 核心探究分类探究 各个击破 考点一理想变压器的原理和基本关系 1 变压器的工作原理 2 理想变压器的制约关系 典例1 2016 全国 卷 19 多选 如图 理想变压器
4、原 副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b 当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时 两灯泡均能正常发光 下列说法正确的是 A 原 副线圈匝数之比为9 1B 原 副线圈匝数之比为1 9C 此时a和b的电功率之比为9 1D 此时a和b的电功率之比为1 9 AD 反思总结关于理想变压器的四点注意 1 变压器不能改变恒定电流 2 变压器只能改变交变电流的电压和电流 不能改变交变电流的频率 3 理想变压器本身不消耗能量 所以没有能量损失 4 理想变压器没有磁通量损失 磁通量全部集中在铁芯中 多维训练 1 变压器的有关规律 2018 北京模拟 多选 如图所示 理想变压器原副线圈匝数之比为4 1 原线圈接入一
5、电压为u U0sin t的交流电源 副线圈接一个R 27 5 的负载电阻 若U0 220V 100 rad s 则下述结论正确的是 AC 解析 原线圈电压有效值U1 220V 由电压比等于匝数比可得副线圈电压有效值U2 55V A正确 电阻R上的电流为2A 由原副线圈电流比等于匝数的反比 可得电流表示数为0 5A C正确 输入功率为P 220 0 5W 110W D错误 周期T 0 02s B错误 2 变压器规律的应用 2017 江苏苏锡常镇一模 钳形电流测量仪的结构图如图所示 其铁芯在捏紧扳手时会张开 可以在不切断被测载流导线的情况下 通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小
6、I0 则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是 C 考点二理想变压器的动态分析 1 变压器动态分析的以下两种情况 1 匝数比不变 负载发生变化的情况 如图 当负载电阻发生变化时 I2变化 输出电流I2决定输入电流I1 故I1发生变化 I2变化引起P2变化 P1 P2 故P1发生变化 2 负载电阻不变 匝数发生变化的情况 如图 R不变 U2改变 故I2发生变化 2 分析动态问题的思维程序可表示为 典例2 2018 湖北黄石模拟 多选 如图所示为原 副线圈匝数比为n1 n2 10 1的理想变压器 b是原线圈的中心抽头 电压表和电流表均为理想交流电表 从某时刻开始在原线圈c d两端加上u1 220sin
7、100 t V 的交变电压 则 AD A 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为22VB 当单刀双掷开关与a连接时 在滑动变阻器触头P向上移动的过程中 电压表和电流表的示数均变小C 当仅把单刀双掷开关由a扳向b时 原线圈输入功率变小D 当单刀双掷开关由a扳向b时 调节滑动变阻器滑片到适当位置 有可能实现调节前 后原线圈输入功率相等 题后反思变压器动态分析要点处理此类问题的关键是要分清变量和不变量 弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系 U2由U1和匝数比决定 I2由U2和负载电阻决定 I1由I2和匝数比决定 多维训练 1 负载电阻变化 2018 石家庄模拟 如图所示电路中 变压器为
8、理想变压器 a b接在电压有效值不变的交流电源两端 R0为定值电阻 R为滑动变阻器 现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置 观察到电流表A1的示数增大了0 2A 电流表A2的示数增大了0 8A 则下列说法正确的是 A 电压表V1示数增大B 电压表V2 V3示数均增大C 该变压器起升压作用D 变阻器滑片是沿c d的方向滑动 D 解析 电压表V1的示数和a b间电压的有效值相同 滑片滑动时V1示数不变 选项A错误 电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压 原 副线圈匝数不变 输入电压不变 故V2示数不变 V3示数为V2示数减去R0两端电压 两线圈中电流增大 知R0两端电压升高 故V3示数减小 选项
9、B错误 理想变压器U1I1 U2I2 则U1 I1 U2 I2 I2 I1 故U2 U1 变压器为降压变压器 选项C错误 因I2增大 故知R减小 变阻器滑片是沿c d的方向滑动 选项D正确 2 原 副线圈匝数都变化 2016 四川卷 2 如图所示 接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电 如果将原 副线圈减少相同匝数 其他条件不变 则 A 小灯泡变亮B 小灯泡变暗C 原 副线圈两端电压的比值不变D 通过原 副线圈电流的比值不变 B 考点三远距离输电 远距离输电问题的 三二一 1 理清三个回路 在回路2中 U2 U U3 I2 I线 I3 2 抓住两个联系 3 掌握一个守恒能量守恒关系式P1
10、 P损 P4 典例3 2018 山东济宁质检 图 甲 为远距离输电示意图 变压器为理想变压器 升压变压器原副线圈匝数比为1 100 输入电压如图 乙 所示 远距离输电线的总电阻为100 降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图 报警器未画出 R1为定值电阻 R2为半导体热敏材料制成的传感器 当温度升高时其阻值变小 未出现火警时 升压变压器的输入功率为660kW 下列说法中正确的是 A A 远距离输电线路损耗的功率为90kWB 远距离输电线路损耗的功率为180kWC 当传感器R2所在处出现火警时 输电线上的电流变小D 当传感器R2所在处出现火警时 R2两端的电压变大 解析 由题图 乙 知升压变压
11、器输入端电压有效值为220V 根据电压与匝数成正比知副线圈电压为22000V 所以输电线中的电流I 30A 输电线路损耗的功率 P I2R 90kW 故A正确 B错误 当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小 降压变压器副线圈中电流增大 则降压变压器原线圈中电流增大 即输电线上的电流增大 升压变压器输出电压不变 而输电线两端的电压变大 故降压变压器输入电压减小 可知降压变压器输出电压也减小 由降压变压器副线圈电流增大可知 定值电阻的分压增大 所以电压表V的示数变小 即R2两端的电压变小 故C D错误 针对训练 2017 天津一模 已投产运行的1000kV特高压输电项目 是目前世界上输电电压最高的
12、输电工程 假设甲 乙两地原来用500kV的超高压输电 在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下 现改用1000kV特高压输电 不考虑其他因素的影响 则 D 演练提升真题体验 强化提升 高考模拟 B 2 原线圈电路中含电阻的变压器问题 2016 全国 卷 16 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻R1 R2和R3的阻值分别为3 1 和4 为理想交流电流表 U为正弦交流电压源 输出电压的有效值恒定 当开关S断开时 电流表的示数为I 当S闭合时 电流表的示数为4I 该变压器原 副线圈匝数比为 B A 2B 3C 4D 5 3 远距离输电 2015 福建卷 15 图为远距离输电示意图 两变压器均
13、为理想变压器 升压变压器T的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在T的原线圈两端接入一电压u Umsin t的交流电源 若输送电功率为P 输电线的总电阻为2r 不考虑其他因素的影响 则输电线上损失的电功率为 C 4 变压器的动态分析 2016 天津卷 5 如图所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为理想电表 下列说法正确的是 B A 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时 R1消耗的功率变大B 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时 电压表V示数变大C 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时 电流表A1示数变大D 若闭合开关S 则电流表A1示数变大 A2示数变大 拓展增分 把握三点 解决含二极管的
14、变压器问题1 二极管具有单向导电性 正向导通 反向截止 2 先假设二极管不存在 分析副线圈的电流 再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正 3 结合能量守恒定律进行分析 A Uab Ucd n1 n2B 增大负载电阻的阻值R 电流表的读数变小C 负载电阻的阻值越小 cd间的电压Ucd越大D 将二极管短路 电流表的读数加倍 BD 解析 因副线圈负载中有二极管 因此a b两点间电压与c d两点间电压不再满足与线圈匝数成正比 因此A项错误 增大负载电阻的阻值R 会使副线圈中的电流变小 因此原线圈中的电流表示数变小 故B项正确 根据变压器原理知原副线圈电压比由原 副线圈匝数决定 当负载电阻变化时原 副线圈的电压比不变 故c d两点间电压不变 选项C错误 当二极管导通时会造成半波损失 若将二极管短路 半波损失会消失 因此电阻消耗的电能会加倍 由P UI知 因P加倍而U不变 因此I加倍 因此电流表的读数加倍 故D项正确
